Hacimsel Capnography ve barometrik pletismografisi akciğer yapısı işlev ilişki ölçmek için birleştirme

Özet

Burada, pulmoner fonksiyon-ölçüm akciğer hacmi ve hacimsel capnography, anatomik ölü boşluk ve airways homojenlik ölçmek için bir araç sağlar barometrik pletismografisi iki önlemler açıklayın. Bu teknikler bağımsız olarak kullanılan ya da airways işlevi farklı akciğer miktarlar değerlendirmek için bir araya.

Özet

Akciğer ve airways birim ölçmek için Araçlar pulmoner araştırmacılar tarihinde akciğer hastalığı ya da roman tedavilerin etkisini değerlendirilmesinde baktılar için kritik öneme sahiptir. Barometrik pletismografisi akciğer hacmi ile klinik kullanımı uzun bir geçmişe değerlendirmek için klasik bir tekniktir. Hacimsel capnography iletken airways hacmi belirlemek veya ölü boşluk, dışarı solunan karbon dioksit profili kullanır ve airways homojenliği dizini sağlar. Bu teknikleri akciğer hacmi airways birim ve homojenliği bağımlılığını değerlendirmek için ayrı ayrı veya birlikte kullanılabilir. Bu kağıt bu teknikleri çoğaltmak için ayrıntılı teknik yönergeler sağlar ve temsilcisi bizim veri airways hacmi ve homojenliği son derece akciğer hacmi için korelasyon gösterir. Ayrıca değiştirilme tarihi veya farklı Deneysel tasarımlar sığacak şekilde adapte capnographic veri çözümlemesi için bir makro sağlar. Bu önlemlerin avantaj ve sınırlamalar deneysel veriler onlarca tarafından desteklenir ve onlar tekrar tekrar aynı konuda pahalı görüntüleme ekipman ve teknik olarak gelişmiş analiz algoritmaları olmadan yapılabilir avantajdır. Bu yöntemler her iki fonksiyonel rezidüel akciğer ve airways birimin kapasitesini değiştiren tedirginlikler baktılar Bu araştırmacılar için özellikle yararlı olabilir.

Giriş

Gaz silinerek geçiş teknikleri yıllardır yapısı ve hava yolu ağaç tekdüzelik hakkında önemli bilgiler sağlamak için kullanılır. Akciğer klasik anatomik ölü boşluk oluşan bir iletken bölge ve gaz değişimi içinde alveoller oluştuğu solunum bölge iki bölmeleri-sahip olarak tanımlanmaktadır. Çünkü onlar oksijen ve karbondioksit alışverişi katılmayın iletken airways "dead space" denir. Tek nefes gaz silinerek geçiş yöntemi dışarı solunan bir gaz toplama profili anatomik ölü boşluk hacmi belirlemek ve elde havalandırma tekdüzelik hakkında bilgi için kullanılabilir. Bazı yöntemler bu önlemlerin yapmak asal gazların nefes itimat (N₂, argon, o, SF₆, vb). İnert gaz kullanımı bilimsel konsensüs deyimleri¹tarafından desteklenen iyi kurulmuş ve Kullanıcı dostu arayüzleri ile kullanılabilir depo donatımı vardır. Ancak, karbondioksit (CO₂) dışarı solunan profil elde benzer bilgi için kullanılabilir. Katılımcının özel gaz karışımları nefes gerektirmez CO₂ profil dışarı solunan birim veya hacimsel capnography bir fonksiyonu olarak değerlendirilmesi ve esnek şekilde metabolizma ve gaz hakkında daha fazla bilgi toplamak için Dedektif sağlar en az uyum konusundaki teknik alışverişi.

Kontrollü bir soluk verme sırasında CO₂ konsantrasyonu toplam dışarı solunan hacim karşı çizilebilir. Bir soluk verme başında ölü boşluk atmosferik gaz ile doldurulur. Bu yansıtılır ben dışarı solunan CO₂ profil nerede orada aşamasındadır CO₂ belirlenemeyen bir miktar (Şekil 1, top). Aşama II işaretler nerede gaz değişimi gerçekleşir ve CO₂ bol alveolar gaz geçiş. Aşama II orta noktasını seste anatomik ölü boşluk (V_D) birimdir. Faz III alveolar gaz içerir. Havayolları farklı oranlarda boş farklı çaplarda, Faz III (S) eğimi airways tekdüzelik hakkında bilgi sağladığı için. Faz III dik eğimi az öneriyor tek tip hava yolu ağaç proksimal terminal bronchioles veya konveksiyon bağımlı inhomogeneity². Nerede bir pertürbasyon CO₂ üretim ve bireyler arasında karşılaştırmalar yapmak oranı değişebilir durumda eğim için metabolizma (NS ya da normalleştirilmiş yamaç) farklılıklar normalleştirmek için eğri altındaki alan tarafından ayrılabilir. Hacimsel capnography daha önce airways birimindeki değişiklikleri değerlendirmek için kullanılmıştır ve tekdüzelik aşağıda hava kirletici pozlama^3,4,5,6.

Gaz taşıma akciğer konveksiyon ve difüzyon tarafından yönetilir. Tek nefes silinerek geçiş önlemler hava akımı üzerinde son derece bağımlıdır ve konveksiyon difüzyon sınırında V_D ölçülen değerin. Soluk verme veya önceki inhalasyon ve akış hızı bu sınır⁷konumunu değiştirir. Capnography aynı zamanda son derece hemen öncesindeki manevra akciğer hacmi üzerinde bağlıdır. Daha büyük akciğer birimleri V_D⁸daha büyük değerler içinde kaynaklanan havayolları, distend. Sürekli olarak aynı akciğer hacmi – genellikle Fonksiyonel Rezidüel Kapasite (FRC) ölçüm yapmak için bir çözüm olabilir. Bir alternatif, açıklanan, burada barometrik pletismografisi ile çift hacimsel capnography için V_D ve akciğer hacmi arasındaki ilişkiyi elde etmek için. Katılımcı sonra akciğer hacmi değişen sürekli akış hızlarında manevra yapar. Bu hala klasik capnographic önlemler FRC yapılması, aynı zamanda akciğer hacmi ve homojenliği arasında ve akciğer hacmi ve ölü boşluk hacmi arasındaki ilişkiyi elde edilebilir için sağlar. Gerçekten de, katma değer capnography pletismografisi ile kaplin airways ağaç Distansibilite ve akciğerin yapısı işlev ilişki hakkında hipotezler test etmek yeteneği gelir. Bu sağlıklı ve hastalıklı nüfusu^{9,10,11 pulmoner fonksiyon etkisi akciğer uyum karşı airways mekaniği ve elastanlı ölçmek amaçlayan araştırmacılar için değerli bir araç olabilir} . Akciğer, obezite gibi enflasyon durumunu değiştirebilirsiniz koşulları etkileri karakterize etmek müfettişler en hacimsel capnographic ölçümleri yapılmaktadır mutlak akciğer hacmi sağlar ayrıca, muhasebe akciğer organ nakli veya göğüs duvarı çemberleme gibi müdahaleler. Hacimsel capnography sonuçta yoğun bakım ayarı^12,13' te klinik yarar olabilir.

Protokol

Bu iletişim kuralı tarafından daha önce onaylandı ve University of Iowa Kurumsal değerlendirme Komitesi tarafından ayarla kuralları izler. Iowa Üniversitesi Kurumsal değerlendirme Komitesi tarafından onaylanmış bir projenin parçası olarak gösterilen veriler toplanmıştır. Katılımcıların onay verdi ve Helsinki Deklarasyonu doğrultusunda çalışmalar gerçekleştirilmiştir.

1. ekipman

1. Gerekli tüm ekipmanları mevcuttur doğrulamak için ekipman tablo kontrol edin. Çift ekipman grafik gösterimi Şekil 2' de kullanarak yapılandırma kontrol edin.

2. pletismografisi

Not: Barometrik pletismografisi iyi tarif bir klinik araç ve akciğer Hacim ölçüleri^14,15standartlaştırılması üzerinde fikir birliği ifadelerine göre depo donatımı kullanılarak gerçekleştirilir. Gerektiğinde, akciğer akar ve birimler için öngörülen değerleri NHANES veri kümesi ve Pletismograf yazılımında bulunan Goldman Becklake ve¹⁶ karşılaştırılır.

1. Kalibrasyon günlük Pletismograf ve herhangi bir deney önce gerçekleştirin.
   1. Sıcaklık, barometrik basınç ve bağıl nem kalibrasyonu önce standart bir barometre kullanarak ölçmek ve bu değerleri düzeltme faktörleri Pletismograf yazılım girin.
   2. Kalibre edilmiş 3 L değişken akış oranları kullanarak akış sensoru kalibre. Kesin 50 mL pompa kullanarak kutusu basınç kalibre. Kutusu basınç güç çeviriciler, üreticinin tavsiye gerektiği gibi yeniden kalibre edilmiş ve aylık kontrol edilmelidir.
2. Hemen önce ölçüm, tüm vücut Pletismograf katılımcısı yerleştirin ve kapıyı kapat. Sonra için termal denge sağlar 30-60 s ölçümler yapmak.
   1. Katılımcının kendi ağız ağızlık yerleştirin, burun kliplerinde koymak ve ellerini yanaklarına üzerinde yer isteyin. "Manevra sırasında ve yanakları şişirme" önleme ağız ses düzeyini değiştirme neden birimindeki değişiklikleri en aza indirir.
   2. Normal, nefes katılımcı kurulabilmesi için alınan ve Fonksiyonel Rezidüel Kapasite (FRC) olmak en az dört gelgit nefes izin isteyin.
   3. Normal soluk (FRC) sonunda, panjurları kapa. Derin nefes al katılımcıdan koç hafifçe 0.5-1'de nefes/s 3-4 s. için değerlendirmek ağız basınç ve termal drift olmadan örtüşen, düz çizgiler bir dizi sağlamak için Pletismograf basıncı arasındaki ilişki.
   4. Objektif kapağı açın ve bir normal nefes al katılımcının izin. Koç katılımcının rezidüel hacim (RV), toplam akciğer kapasitesi maksimal inspiratory manevra tarafından takip nefes. % 5'lik katılıyorum FRC değerleri elde edilir kadar en az üç kez tekrarlayın

3. hacimsel Capnography

Not: Adımlar 3.1-3.4 inceleme konusu gelmeden önce gerçekleştirilir.

1. Devam etmeden önce Tablo 1 ' deki değişkenler adres ve gerekirse değiştirin. Bu değişkenler çalışma tasarım aşamasında ayarlanabilir ve sonra çalışma süresince sabit tutulan önemlidir.
   1. Yeni bir deneysel protokol başlamadan önce doğru CO₂ konsantrasyonu ölçer, Gaz Analizörü ve akış ölçer pneumotach arasındaki gecikme süresini ölçmek için özen gösterin. Bu uyumlu hale getirilmesi CO₂ ve akış için sinyalleri sağlar.
   2. Deneysel olarak %5 CO₂akışı ile gecikme süresi ölçmek. Ağızlık tarafından takip stopcock, gaz borusu iliştirin.
   3. Stopcock açık, 10 L/dak belirleme bu süre oranında gaz tanıtımı pneumotach ve gaz Çözümleyicisi yanıt arasında 10 deneme gecikme ve makro girin.
   4. Zaman gecikmesi sabit analyzer örnekleme oranı tutarak korumak. Gecikme süresi yüksek gaz analizörü örnekleme oranı üzerinde bağlıdır ve bu deneyi ile edildi ve katılımcılar arasında sabit kalması önemlidir.
2. Akış, dışarı solunan CO₂ (%) ve birim topluluğu için üç "Kanallar" tanımlar. Analog giriş akışı ve dışarı solunan CO₂ (%) ve akış integrali birimdir.
   1. Akış ve CO₂ (%) doğrudan pneumotach ve gaz analizörü ölçülür ve ses akışı integrali hesaplanır onaylayın. Şekil 3 bunlar Kanal 1, 2 ve 6 toplanmakta olan gösterir.
3. Gaz Analizörü her kullanımdan önce kalibre. Bu ölçülecek ise O₂ sensör içerir.
   1. Bir asal gaz analizörü sıfır. % 100 kalibrasyon Sınıf (< % 0,01 geçen madde) N₂ ya da kullanılabilir, nitrojen oksijen eser miktarda ile kirlenmiş çünkü helyum tercih olmasına rağmen. Kurutma tüp bir torbaya koyun veya karıştırma odasına bağlayın. Çanta veya odası en az 10 L/dak bu kalibrasyon etkileyebilir gibi sistem baskı yapmak değil için özen gösterilmelidir oranında asal gaz ile temizleme.
   2. Çanta veya odası O₂ ve CO yerinden için asal gaz ile sel_2. CO₂ ve O₂ görüntülenen konsantrasyonları stabilize sonra her ikisi de sıfır okuyana kadar sıfır düğmeleri ayarlayın.
   3. %6 CO₂ ve oda hava ile (%20.93 O₂) kalibrasyon gazı tekrarlayın. İstenen gaz konsantrasyonu stabilize yayılma topuzu Kalibrasyon gaz konsantrasyonu eşleşecek şekilde ayarlanır.
   4. İnert gaz ve kalibrasyon gazı tekrar kontrol ve sıfır ayarlamak ve her ikisi de doğru ±0.1% kadar yayılmış.
4. Isıtmalı pneumotach üretici yönergelerine göre kalibre.
   1. Kısaca, 37 ° C için en az 20 dk önce çalışma ısıtmak pneumotach izin verir.
   2. Aþaðý açýlan menü akışı Channel (Kanal 1), spirometre menü seçeneğini seçin ve pneumotach sıfıra sıfır ' ı tıklatın. Tamamseçerek bitir.
   3. Doğrudan akış baş adaptörü kullanarak pneumotach 3 L şırınga bağlayın. Kalibrasyon nefes vurgulayın. Yine, akışı Kanal açılır menüsünü seçin. Spirometre akış seçin | Ayarla'ya, 3 L yazıp Tamam"\. seçin
   4. 3 L akış oranları değişen, pneumotach içine enjekte edilerek kalibrasyon kontrol (0-4 L/s, 4-8 M/s ve 8-12 L/s). 3 L arasındaki fark % 5'den az olmalıdır.
5. İki sıralı nefes toplanır ve bunlar aynı akış hızında yapılır manevra toplamak.
   1. Nefes-koçluk bir nefes ve nefes analiz için iki çift oluşan tek bir manevra gerçekleştirmek için konu koç. Bu grafik olarak Şekil 1 ' de (alt) gösterilir.
   2. Manevra sırasında bilgisayar monitöründe akış kılavuzu izleyin katılımcılara koç. Araştırmacı konu "nefes Şimdi" veya "Şimdi nefes" belirterek koç.
   3. Böylece tek bir manevra bu nefes iki çift manevra gerçekleştirin. 3 ilk soluk verme manevra olduğunu s ve ikinci olduğunu dışarı solunan akışını denetlemek için kolaylaştırmak için bir direnç hatlı ağızlık ile ekleme 5 s. düşünün. Bir 5 cm H₂O/L/s direnci genellikle iyi tolere dirençtir.
      Not: Bir direnç kullandıysanız, nefes borusu çapı değiştirebilirsiniz ağız ve hava yolu basıncı artırır çünkü bu çalışma boyunca ve her katılımcı için kullanıldığı önemlidir. "Bu dead space arttıkça katılımcılar yanaklarına puff değil ki" önemlidir.
6. Ölçüm iletişim kuralı
   1. Katılımcı ile her iki ayak yere otur, onların burun Burun resimleri koyabilir ve onların ağız ağızlık üzerinde yerleştirmek için talimat.
   2. Koç, gelgit en az bir dakika tamamlamak için katılımcı nefes. Bu önlemleri metabolik fonksiyon ve ağızlık ile kendilerini tanıtmak katılımcı sağlar. Bir dakika sonra veri toplama işlevini durdurun.
   3. Ardından, onların tidal hacim, ya normal, küçük - veya daha büyük normal gelgit nefes alarak değişir katılımcılara koç. Bu capnograms farklı akciğer birimler elde edilen sağlar
   4. Koç katılımcının kendi ekranlarında görünür akışı izleme görür görmez bir capnogram manevra yapmak için geçiş.
   5. Rastgele bir noktada veri koleksiyonunda katılımcının solunum döngüsü devam. Bu farklı akciğer birimler yapılacak ölçümler için sağlar.
   6. Son olarak, tamamen solunum kasları rahatlatıcı her manevra sonunda rahat bir nefes gerçekleştirmek için koç. Bu FRC belirlenmesini sağlar.
   7. Veri toplama işlevini durdurun. En az 6-8 manevraları (12 -16 çift nefes analiz için) tamamlanıncaya kadar tekrar adımları 3.6.3-3.6.5.

4. veri analizi

1. Veri verme. Makroyu çalıştırmak için her nefes bir çifti daha sonra makro alınır bir tek metin dosyası olarak aktarılması gerekir. Ekran görüntüleri bu sürecin tamamlayıcı Şekil 1' de verilmiştir.
   1. Her nefes, manevra başlamadan önce soluk bir bölümünü vurgulamak dikkat çekici bir çifti vurgulayın.
   2. Dosya menüsünün altındaki ver' i seçin ve ilgilinin manevra adı.
   3. Kayıt türü altındaki açılan menüyü kullanın ve veri dosyası olarak kaydedin. Sonra Kaydet' i seçin.
   4. Bu bir Metin olarak ihracat kutusunun görünmesini ister. Sağ tarafta öbeği başlığını sütun, saat, tarih, yorum ve olay işaretlerikaldırın.
   5. Sol tarafta, Geçerli seçimi ve Çıkış NaN için değerleriseçin. Altörnekleme tarafından seçin ve 10 kutu içine girin.
   6. Akış kanal seçip CO₂ (%) Kanal verilmesi ve Okay' ı tıklatın. Analize başlamadan önce yedekleme Bu dışa aktarılan dosyaların kopyalarını yapmayı düşünün.
2. Makro çözümlemesi gerçekleştirin. Dışa aktarılan manevralar makro ve akciğer hacmi için karşılaştırma ile analiz etmek için adım adım açıklamalı ekran görüntülerini tamamlayıcı Şekil 2 de verilen ve bir rehber olarak kullanılabilir.
   1. Makroyu açın, dosyaya gidin ve Okalemseçin.
   2. .Txt uzantısıyla kaydedilen kaydedilmiş veri dosyasını seçin.
   3. Metin alma Sihirbazı'nı kutu-ecek gözükmek. Üst sol köşesindeki Delimited seçin ve İleri' yi tıklatın. Adım 2, ayırıcılar altındaki sekmesini seçin ve İleri' yi tıklatın. Adım 3, genel Sütun veri biçimi altında seçin ve son' u tıklatın.
   4. Makroyu çalıştırmak için art arda görünümü, makro, makro görünümü ve Çalıştır seçin. Verileri yedek bir kopyası varsa Evet'i seçin.
   5. Makro çalıştırmak izin (yaklaşık 90 s) ve dört sayfa çalışma kitabıyla üret. Bu ölçümler için alaka, sayfa 2 sayısal verileri ve grafik 3 Arsa capnogram içerir.
   6. Verileri dönmek ve birim için FRC belirlemek. Bu hangi akış, iç çekme sonunda birim olarak tanımlanır = 0 L/s.
   7. Hangi ikinci soluk nefes her çift başlanmıştır birim belirlemek. Bu FRC birimden çıkararak, başlangıç birimin FRC altında veya üstünde her nefes için belirlenebilir.

Sonuçlar

Temsilcisi pletismografisi sonuçları Şekil 4' te verilmiştir. Bu katılımcı dört girişimleri ile üç FRC değerleri toplamak için gerekli < %5 değişkenlik mean.%Ref dan almak hesap cinsiyet, yaş, ırk, nüfus regresyon denklemi dayalı her değişken için öngörülen değeri yüzde yansıtır boy ve kilo

Resim 1 (üst) bir temsilcisi tek capnogram analiz ...

Tartışmalar

Burada, bir protokol V_D ve airways homojenliği (yamaç) ölçümü için sağlanır. Bu ölçümler FRC, ya da akciğer hacmi bir fonksiyonu olarak yapılabilir. Sonra bir pertürbasyon V_D ve yamaç akciğer hacmi bir fonksiyonu olarak çizilmesini sağlar ve elde değil akciğer yapısı işlev ilişki hakkında yararlı bilgiler sağlayabilir FRC başlamadan önce deneme ve ölçme FRC yalnız, capnography.

Airways hacmi ve yüksek çözünürlüklü yapısı hesaplana...

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
Computer with dual monitor	Dell Instruments
PowerLab 8/35*	AD Instruments	PL3508
LabChart Data Acquisition Software*	AD Instruments	Version 8
Gemini Respiratory Gas Analyzer* (upgraded option)	CWE, Inc	GEMINI 14-10000	*indicates that part is available in the Exercise Physiology package from AD Instruments
Heated Pneumotach with Heater Controller* (upgraded option)	Hans Rudolph, Inc	MLT3813H-V
3L Calibration Syringe	Vitalograph	36020
Nose Clip*	VacuMed	Snuffer 1008
Pulse Transducer*	AD Instruments	TN1012/ST
Barometer	Fischer Scientific	15-078-198
Flanged Mouthpiece*	AD Instruments	MLA1026
Nafion drying tube with three-way stopcock*	AD Instruments	MLA0343
Desiccant cartridge (optional for humid environments)*	AD Instruments	MLA6024
Resistor	Hans Rudolph, Inc	7100 R5
Flow head adapters*	AD Instruments	MLA1081
Modified Tubing Adapter (optional)	AD Instruments	SP0145
Two way non-rebreather valve (optional)*	AD Instruments	SP0146
Plethysmograph	Vyaire	V62J
High Purity Helium Gas	Praxair	He 4.8
6% CO2 and 16% O2 Calibration Gas	Praxair	Custom
Microsoft Excel	Microsoft	Office 365